機械手的發(fā)展與演變：從機械執(zhí)行到智能仿生的跨越

機械手作為機器人的“操作核心”，其發(fā)展圍繞“環(huán)境適配性、操作靈巧度、人機交互性”持續(xù)突破，歷經(jīng)三大階段實現(xiàn)從工業(yè)工具到智能肢體的蛻變。

一、機械編程階段（20世紀40-70年代）

核心是“預(yù)編程的剛性執(zhí)行”，僅能完成固定動作。硬件以剛性連桿和伺服電機為主，自由度通常僅3-6個，缺乏外部傳感器，完全依賴預(yù)設(shè)軌跡運行 。1958年美國Unimate機械手問世，通過液壓驅(qū)動實現(xiàn)抓取與搬運，精度達1/10000英寸，成為首個工業(yè)應(yīng)用機型。代表產(chǎn)品如PUMA560機械臂，廣泛用于汽車流水線焊接、零部件搬運等結(jié)構(gòu)化場景，但工件位置偏移即會失效，無環(huán)境適應(yīng)能力。

二、閉環(huán)控制階段（20世紀80年代-21世紀初）

引入“感知-反饋”機制，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整。硬件新增力控傳感器與視覺模塊（如“眼在手上”相機），通過力-位混合控制適配環(huán)境變化 。結(jié)構(gòu)趨向輕量化，加入碰撞檢測功能，保障人機協(xié)作安全。ABB YuMi雙臂協(xié)作機器人為典型代表，可完成電子元件裝配、小型零件分揀，能適應(yīng)工件位置的微小偏差，突破了傳統(tǒng)剛性操作的局限。

三、具身智能階段（21世紀10年代至今）

聚焦“高適應(yīng)性與類人化”，技術(shù)呈多維度突破。結(jié)構(gòu)上，軟體機械手以硅膠等彈性材料驅(qū)動，可抓取雞蛋等易碎品；連續(xù)體機械手能彎曲穿梭于狹窄空間。性能上，中科大研發(fā)19自由度仿生手，接近人手25-27自由度的靈活度；源升智能21自由度靈巧手可玩游戲、擰瓶蓋，集成電子皮膚實現(xiàn)觸覺感知。材料革新推動輕量化，碳纖維、PEEK 等替代傳統(tǒng)鋼材，英國無線仿生手更實現(xiàn)35公斤承重與防水功能 。

本文整合自

1. CSDN博客《靈巧手(具身智能入門十一)》（2025）

2. 抖音視頻《中科技大仿生手已接近人手靈活度》（2025）

3. 抖音視頻《高度仿生的巧手》（2025）

4. 中國工業(yè)新聞網(wǎng)《從“骨架”到“肌膚” 人形機器人“成材”之路》（2025）

5. 原創(chuàng)力文檔《機械手的發(fā)展歷程文獻綜述》（2025）

6. 抖音視頻《英國推出全球首款無線仿生機械手》（2025）

本文科普內(nèi)容與圖片均由豆包AI（2025年10月31日生成）提供支持